Источник сероводорода
Сероводород в основном поступает в системы очистки сточных вод из следующих источников:Рабочая среда химических заводов и фармацевтических заводов: На этих промышленных объектах часто образуются сточные воды, содержащие соединения серы, в том числе сероводород.
Водоподъёмная насосная станция водоочистных сооружений: органические сточные воды и выхлопные газы в водоподъёмной насосной станции часто содержат большое количество сероводорода.
Процесс анаэробного сбраживания осадка первичного отстойника: Во время процесса анаэробного сбраживания осадка первичного отстойника также выделяются такие запахи, как сероводород.
Процесс переваривания и стабилизации ила: аммиак, образующийся в процессе разложения и стабилизации ила, также может вступать в реакцию с другими соединениями с образованием сероводорода.
Кроме того, образование сероводорода тесно связано с органической серой и неорганической серой. К органической сере относятся соединения, содержащие углеродные элементы, например меркаптаны, тиоэфиры и т.п.; в то время как неорганическая сера в основном относится к неорганическим соединениям, таким как H2S, SO2, SO3 и т. д. Органическую серу обычно трудно удалить, тогда как неорганическую серу удалить относительно легко.
Принцип действия активированного угля для удаления сероводорода
Активированный уголь представляет собой неполярную молекулу, и его принцип удаления сероводорода в основном достигается за счет реакции восстановления кислорода. Специфические реакции следующие:H2S + O2 → S (твердый) + H2O + H2
Кроме того, пропитанный активированный уголь, особенно активированный уголь, пропитанный гидроксидом калия (KOH) или гидроксидом натрия (NaOH), также может эффективно удалять сероводород в реакции нейтрализации. Формула реакции выглядит следующим образом:
H2S + 2KOH (полное количество) → K2S + 2H2O
Какие факторы влияют на эффективность адсорбции активированным углем?
Размер, КТК, количество пропитки
Размер: Размер частиц активированного угля влияет на его поток в системе очистки и эффективность адсорбции.CTC: Чем выше значение CTC, тем больше кажущаяся удельная площадь поверхности и эффективность адсорбции активированного угля обычно выше.
Количество пропитки: регулировка количества пропитки может изменить эффективность адсорбции активированного угля, а соответствующее количество пропитки может повысить эффективность удаления сероводорода.
Относительная влажность
По мере увеличения относительной влажности пленка жидкости, образующаяся на десульфураторе, утолщается, сопротивление массопереносу газа увеличивается, эффективный коэффициент диффузии несколько снижается, а наклон кривой проникновения уменьшается. С другой стороны, снижается коэффициент дезактивации и увеличивается рабочая сероемкость. Поскольку меньшего количества воды недостаточно для образования водной пленки в порах активированного угля или объем водной пленки меньше, количество активных центров, предназначенных для реакции, уменьшается.Соответствующее содержание кислорода
Условия эксплуатации адсорбента для адсорбции H2S: содержание кислорода 2%, температура 95 градусов, объемная скорость 1000-2000ч-1. (1000-2000 кубических метров в час)При низком содержании кислорода адсорбционная способность адсорбента невысока. По мере увеличения содержания кислорода адсорбционная способность увеличивается. После увеличения до 3,5% увеличение содержания кислорода все меньше влияет на адсорбционную способность; физическая адсорбция преобладает между 20 и 70 градусами. химическая адсорбция преобладает при 70-95 градусах. Физическая адсорбция происходит при низких температурах. С повышением температуры эффект физической адсорбции уменьшается, эффект химической адсорбции постепенно увеличивается, а адсорбционная емкость сначала уменьшается, а затем увеличивается; с увеличением скорости воздуха адсорбционная способность адсорбента снижается.
Влияние концентрации газа на адсорбцию сероводорода
Массовая концентрация высока, скорость макроскопической реакции высокая и скорость осаждения продукта высокая. Поэтому он быстро приближается к насыщению, так что некоторые активные сайты не используются полностью. Напротив, при низкой массовой концентрации реакция протекает относительно медленно. Сера продукта постепенно осаждается, так что активные центры полностью используются, поэтому рабочая емкость серы высока.Какой тип активированного угля наиболее эффективен для удаления H2S?
Столбчатый активированный уголь также является распространенным вариантом удаления сероводорода. Столбчатый активированный уголь имеет высокую удельную поверхность и хорошие адсорбционные характеристики и подходит для очистки сероводорода в сточных водах. Его параметры обычно следующие:
| Товар | Гранулы с активированным углем |
| Размер | 3 мм, 4 мм, 5 мм |
| Количество пропитки | 8-15% |
| СТС | ≥50% |
Но для непропитанных гранул активированного угля эффект адсорбции H2S ограничен. Большинство клиентов выберут активированный уголь, пропитанный КОН, или уголь, пропитанный KI.
Уголь, пропитанный КОН
Сильноосновная химическая реакция удаляет H₂S. Он напрямую реагирует с H₂S с образованием сульфида калия: 2KOH + H2S → K₂S + 2H₂O.
Его характеристики:
• Не зависит от кислорода.
• Реакция быстрая.
• Емкость определяется содержанием КОН.
КИ, импрегнированный уголь
В присутствии катализа KI кислород воздуха окисляет H₂S до элементарной серы:
H₂S + ½ O₂ → S + H₂O (катализатор KI)
Его характеристики:
• Требование кислорода (≥2 стехиометрических количеств)
• Он может перерабатывать H₂S + органическую серу (метантиол, тиоэфир).
• Реакция происходит в порах углерода, при этом сера откладывается на стенках пор.
По стоимости часто выбирают активированный уголь, импрегнированный КОН.
Пример клиента: Десульфурация биогаза для высокой концентрации H₂S
Один из наших клиентов управляет установкой по производству биогаза, где концентрация сероводорода (H₂S) в сыром биогазе колеблется от 4000 до 8000 частей на миллион. Их требованием было снизить уровень H₂S до уровня ниже 10 частей на миллиард, чтобы защитить последующее оборудование и соответствовать строгим экологическим и эксплуатационным стандартам.
Оценив состав газа и целевые показатели производительности клиента, мы подтвердили, что одноступенчатой системы с активированным углем будет недостаточно. Один только активированный уголь не может справиться с такой высокой нагрузкой серы за один этап. Вместо этого мы рекомендовали двухэтапный процесс десульфурации, чтобы обеспечить эффективное удаление и длительный срок службы адсорбента.
Рекомендуемое решение включало два последовательных этапа:
Первый этап: средства для десульфурации оксида железа или оксида цинка для удаления большей части H₂S с 4000–8000 частей на миллион до гораздо более низкого уровня. Этот этап поглощает большую часть серной нагрузки и предотвращает перегрузку полировального средства.
Второй этап: активированный уголь, пропитанный KI/KOH, в качестве полирующего слоя. Этот специализированный каталитический уголь эффективно адсорбирует и окисляет оставшийся H₂S, позволяя конечной концентрации на выходе достигать уровня ниже 10 частей на миллиард.
Внедрив двухэтапную систему, заказчик добился стабильной производительности, увеличения срока службы носителей и надежной защиты своего оборудования. В результате получилось экономичное и технически обоснованное решение, отвечающее всем эксплуатационным требованиям.
